УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ ДВИЖИТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ Российский патент 1997 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к технике для тяговых испытаний тракторов, оборудованных валом отбора мощности с синхронным приводом, преимущественно колесных, и может быть использовано при исследовании тягово-сцепных свойств пневматических шин колесных движителей в условиях эксплуатации на различных естественных и искусственных покрытиях опорной поверхности.

Известен стенд для исследования тягово-сцепных свойств колесного движителя (а. с. СССР N 1437723, кл. G 01 М 17/00, 1987), включающий ведущий и ведомый барабаны, разомкнутую канатную передачу, которой они соединены между собой, неподвижную опору и динамометр. Конструктивное исполнение стенда позволяет задавать и регистрировать величину силы тяги, развиваемой колесами при их частичном и полном буксовании, без измерения численного значения величины буксования.

Известен также стенд для исследования взаимодействия колеса с деформируемым телом (а.с. СССР N 1658009, кл. G 10 М 17/00, 1989), содержащий два барабана, один из которых ступенчатый, а другой гладкий и жестко связан с колесом, причем оба барабана кинематически соединены между собой тросом, а ступенчатый, кроме того, снабжен дополнительным тросом, который намотан на него и прикреплен к нему и к неподвижной опоре. При этом ступенчатый барабан выполнен сменным с различным соотношением радиусов ступеней. Конструктивное исполнение стенда обеспечивает ступенчатое изменение величины буксования колеса, но требует значительных затрат времени на снятие и установку сменного ступенчатого барабана и не позволяет измерять силу тяги.

Известно также близкое по техническому решению и предлагаемому изобретению устройство для исследования буксования гусеничного транспортного средства (а. с. СССР N 1677688, кл. G 01 М 17/00, 1989), содержащее зубчатую передачу с входным и выходным валами, трос, датчик силы и неподвижную опору. Входной вал с помощью цепной передачи соединен с ведущим колесом гусеничного движителя. На выходном валу с возможностью осевого перемещения установлен барабан. На барабане закреплен и намотан трос, свободный конец которого через датчик силы прикреплен к неподвижной опоре. Зубчатая передача выполнена с возможностью ступенчатого изменения передаточного числа путем снятия и установки сменных шестерен. Все элементы устройства, кроме датчика силы, объединены в одном корпусе и установлены на тракторе. Конструктивное исполнение устройства обеспечивает движение трактора с заданным буксованием без бокового увода и позволяет измерять силу тяги, однако оно имеет следующие недостатки:
1/ установка и крепление устройства непосредственно на тракторе сопряжены со значительными затратами времени на подготовку трактора к испытаниям;
2/ предусмотренное ступенчатое изменение передаточного числа зубчатой передачи требует дополнительных затрат времени на перестановку сменных шестерен;
3/ ступенчатое изменение величины буксования удлиняет полный цикл испытания трактора при реализации всех возможных режимов буксования и снижает точность определения зависимости коэффициента буксования от силы тяги.

Задача изобретения повышение точности результатов испытаний и сокращение затрат времени на подготовку трактора к испытаниям и проведение испытаний. Поставленная задача достигается благодаря тому, что в устройстве для экспресс-анализа тягово-сцепных свойств движителей тракторов предусмотрены следующие конструктивные особенности:
1/ жесткая кинематическая связь ведущих колес с выходным валом осуществляется посредством вала отбора мощности, имеющего синхронный привод с ведущими колесами, карданной передачи равных угловых скоростей, разъемного подвижного шлицевого соединения и зубчатой передачи с постоянным передаточным числом;
2/ на выходном валу установлены счетчики оборотов и одноручьевой шкив с намотанным на него в виде архимедовой спирали тросом, причем ширина ручьевой канавки равна диаметру троса;
3/ все элементы устройства, кроме неподвижной опоры, размещены на раме прицепной тележки, буксируемой испытываемым трактором.

На фиг. 1 показана кинематическая схема устройства; на фиг.2 схема соединения устройства с трактором; на фиг.3 продольный разрез шкива; на фиг. 4 поперечный разрез шкива.

Устройство содержит одноосную прицепную тележку 1 (фиг.1, 2) на пневматических колесах 2 с рамой 3 и дышлом 4, которое снабжено сцепной петлей 5. Дышло 4 и сцепная петля 5 соединены между собой посредством датчика продольной силы 6. На раме 3 установлен конический зубчатый двухступенчатый редуктор 7 с входным 8 и выходным 9 валами, ступени которого образованы парами конических 10 и 11 цилиндрических 12 и 13 шестерен. Входной вал 8 редуктора 7 с помощью шлицевого карданного вала 14 равных угловых скоростей подвижно соединен с валом отбора мощности 15. На выходном валу 9 закреплены счетчик оборотов 16 и шкив 17, причем шкив 17 выполнен одноручьевым и установлен в вертикальной плоскости, проходящей через ось сцепной петли 5 дышла 4 прицепной тележки 1. Наружная поверхность ступицы 18 шкива 17 ( фиг. 3, 4) выполнена в виде архимедовой спирали, при этом на ступице 18 закреплен и намотан спирально трос 19. Максимальный и минимальный радиусы ступицы 18 связаны между собой и с диаметром троса 19 соотношением
r_стmax r_стmin+d_тр
Ширина ручьевой канавки b_к шкива 17 равна диаметру d_тр троса 19. В одной плоскости со шкивом 17 на раме 3 установлен с возможностью регулирования по высоте обводной блок 20, который охвачен сбегающей со шкива 17 ветвью троса 19. Регулируемая установка обводного блока 20 необходима для соосного расположения троса 19 и прицепного крюка 21 трактора 22. Свободный конец троса 19 прикреплен к неподвижной опоре 23. Передаточное число редуктора 7 выбрано из условия

где d_шк наружный диаметр шкива 17;
r_ко радиус качения ведущих колес 24 при движении трактора 22 без нагрузки на крюке 21;
i_вом передаточное число передачи ведущие колеса 24 вал отбора мощности 15.

Принцип действия устройства заключается в следующем. При движении трактора 22 вал отбора мощности 15 сообщает вращательное движение шкиву 17, в результате которого происходит разматывание троса 19 с постепенным уменьшением радиуса его намотки, появлением и плавным увеличением силы натяжения троса 19 и буксования колес 24. Буксование колес 24 возникает вследствие того, что поступательному движению оси 25 колеса 24 со скоростью V_ко, соответствующей движению трактора 22 без тягового сопротивления на крюке 21, препятствует сила сопротивления качению колес 26 прицепной тележки 1 и сила натяжения троса 19, в результате действия которых мгновенная поступательная скорость V_к движения оси 25 колеса 24 определяется мгновенной линейной скоростью V_тр сматывания троса 19 со шкива 17.

v_к = v_тр = ω_к•r_шк•i_р•i_вом (*)
где ω_к угловая скорость вращения колеса 24;
r_шк -текущий радиус намотки троса 19 на шкиве 17.

r_ш r_стmin+d_тр•N_тр
где N_тр количество витков троса 19, намотанного на шкиве 17. Определяемый по известной зависимости коэффициент буксования колеса

где v_ко = ω_к•r_ко, можно выразить, с учетом выражения (*) зависимостью

используемой при расчете его значений по результатам испытания. Радиус r_ко может быть определен в результате измерения пройденного осью 25 колеса 24 пути S за N_к сделанных колесом 24 оборотов по известной зависимости . В процессе разматывания троса 19 непрерывно регистрируют с помощью счетчика оборотов 16 и датчика продольной силы 6 количество витков N_тр троса 19 на шкиве 17 и соответствующую этому количеству силу тяги на крюке 21. Замеры производят вплоть до полного разматывания троса 19, после чего испытания прекращают. По результатам замеров рассчитывают в соответствии с выражением (**) значения коэффициента буксования δ_к и строят график его зависимости от силы тяги на крюке 21. Кроме того, измеренное максимальное значение силы тяги на крюке можно использовать для определения коэффициента сцепления шины с опорной поверхностью по формуле

где P_тmax максимальное значение силы тяги на крюке 21;
P_f сила сопротивления качению ведомых колес 26 трактора 22;
G_к вес трактора 22, приходящийся на ведущие колеса 24.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами:
1/ обеспечивает оперативное подсоединение элементов устройства к трактору, не требуя установки и крепления на нем дополнительных деталей;
2/ обеспечивает воспроизведение всех возможных режимов буксования и получение результатов испытаний за один цикл нагружения движителя трактора плавно изменяющимся тяговым сопротивлением.

Положительный эффект выражается в значительном сокращении затрат времени на испытания движителей тракторов, что особенно важно в условиях эксплуатации, и повышении точности определения зависимости коэффициента буксования колес движителя от силы тяги на крюке.

Использование: изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для исследования тягово-сцепный свойств колесных движителей тракторов, оснащенных валом отбора мощности. Сущность: устройство содержит неподвижную опору, датчик продольной силы, связанный с ней и с трактором подвижной связью, снабженный счетчиком оборотов шкив с закрепленным и намотанным на нем тросом, свободный конец которого прикреплен к неподвижной опоре, редуктор зубчатой передачи, входной вал которого кинематически жестко связан посредством вала отбора мощности с колесами движителя, а на выходном валу неподвижно закреплен шкив, и прицепную тележку, на которой установлен редуктор. При движении трактора сматывающийся со шкива трос создает переменное тяговое сопротивление, вызывающее буксование колес. Тяговое сопротивление и буксование колес регистрируют с помощью датчика продольной силы и счетчика оборотов. По результатам замеров строят зависимость коэффициента буксования от силы тяги. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для экспресс-анализа тягово-сцепных свойств движителей тракторов, оборудованных валом отбора мощности с синхронным приводом, преимущественно колесных, содержащее неподвижную опору, датчик продольной силы, связанный с ней и с трактором подвижной связью, барабан с закрепленным и намотанным на нем тросом, свободный конец которого прикреплен к неподвижной опоре, зубчатую передачу с постоянным передаточным числом, входной вал которой кинематически жестко связан с колесами движителя, а на выходном валу неподвижно закреплен барабан, отличающееся тем, что оно снабжено прицепной тележкой, дышло которой через датчик продольной силы присоединено к прицепному крюку трактора, а на раме установлен редуктор зубчатой передачи, причем кинематическая связь входного вала зубчатой передачи с колесами движителя осуществлена посредством карданной передачи равных угловых скоростей, разъемного подвижного шлицевого соединения и вала отбора мощности. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что барабан выполнен в виде одноручьевого шкива, ширина ручьевой канавки которого равна диаметру троса, намотанного на шкиве в виде спирали. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что наружная поверхность ступицы шкива образована архимедовой спиралью, при этом максимальный r_ст.max и минимальный r_ст.min радиусы ступицы шкива связаны между собой и с диаметром троса d_т р соотношением
r_сm.max r_сm.min + d_тр. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что шкив установлен в вертикальной плоскости, проходящей через ось сцепной петли дышла прицепной тележки. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на раме прицепной тележки в одной плоскости с шкивом установлен с возможностью регулирования по высоте обводной блок, который охвачен тросом. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что входной вал зубчатой передачи снабжен счетчиком оборотов.